Utilizzo di immagini satellitari commerciali ad alta risoluzione per mappare e monitorare le aree termali di Yellowstone
Caldera di Yellowstone: l’uso dei dati satellitari per lo studio del vulcano
I dati di telerilevamento satellitare provenienti da numerose navicelle spaziali sono da tempo fondamentali per lo studio e il monitoraggio di Yellowstone, in particolare delle aree termali e dei bacini di geyser che rendono famoso il Parco Nazionale di Yellowstone.
• Caldera di Yellowstone: l’uso dei dati satellitari per lo studio del vulcano
• Il ruolo dei satelliti nello studio di Yellowstone
• Le continue variazioni delle aree termali di Yellowstone
• Il futuro dell’osservazione satellitare di Yellowstone
Il ruolo dei satelliti nello studio di Yellowstone
I satelliti dotati di strumenti ad infrarossi termici, come ASTER e Landsat 8/9, possono misurare il calore emesso dalle aree termali. Tuttavia, con una risoluzione spaziale moderata (pixel della dimensione di un campo di calcio), non possono rilevare chiaramente cambiamenti spaziali sottili, piccole aree termali o corpi d’acqua termali. I dati satellitari commerciali ad alta risoluzione non hanno ancora capacità di infrarossi termici, ma con pixel più piccoli di un tavolo (meno di 1 metro per lato), consentono il rilevamento di piccole caratteristiche visibili che sono tipiche delle aree termali, come depositi minerali, stress della vegetazione, variazioni del colore e del livello dell’acqua, zone prive di neve e acqua aperta persistente sui laghi ghiacciati durante l’inverno. Pertanto, i dati satellitari commerciali ad alta risoluzione sono importanti per mappare con precisione l’estensione delle aree termali e rilevare caratteristiche e cambiamenti unici che sono troppo sottili per essere rilevati con dati satellitari a risoluzione moderata.
Le continue variazioni delle aree termali di Yellowstone
Le aree termali di Yellowstone cambiano molto. A volte i cambiamenti sono abbastanza grandi da essere notati dai sensori satellitari ad infrarossi termici, ad esempio, quando è stata scoperta una nuova area termale emergente nel retroterra di Yellowstone vicino al Lago Tern nel 2018. Ma anche in questo caso, dati ad alta risoluzione da sensori satellitari commerciali e aerei erano necessari per caratterizzare la posizione, l’estensione e la data di nascita di questa nuova area termale, e per supportare il lavoro sul campo nell’area.
A volte, però, i cambiamenti sono troppo sottili per essere rilevati dalle immagini a risoluzione moderata. Ad esempio, esiste un piccolo gruppo di pozze di sorgenti termali situate vicino a un sentiero nel retroterra lungo il Ferris Fork del fiume Bechler, nell’area termale di Three River Junction, nella regione sud-ovest del Parco Nazionale di Yellowstone. Questa caratteristica si è raffreddata e asciugata tra agosto 2019 e aprile 2020. Allo stesso tempo, una caratteristica termica attraverso il fiume, accanto al sentiero, si è riscaldata e ha iniziato a emettere più vapore. In qualche momento durante il 2021 queste caratteristiche sono tornate ai loro stati normali precedenti. Una combinazione di foto sul campo da parte dei ranger del retroterra e dati di telerilevamento satellitare ad alta risoluzione archiviati sono stati utilizzati per documentare l’orario approssimativo di questi cambiamenti. Tuttavia, con poche osservazioni sparse, non è stato possibile determinare se i cambiamenti siano avvenuti contemporaneamente ad altri eventi, come terremoti, tempeste o variazioni stagionali. Questo disturbo termico locale sembra essere un evento unico negli ultimi 20 anni e rimane inspiegato.
Il futuro dell’osservazione satellitare di Yellowstone
Gli scienziati di YVO stanno per ricevere un impulso nel loro lavoro con i dati satellitari ad alta risoluzione grazie a un finanziamento dal Commercial SmallSat Data Scientific Analysis Program della NASA! Il progetto appena finanziato consentirà l’accesso ai dati satellitari di Maxar Technologies (precedentemente chiamata DigitalGlobe) e Planet Labs PBC (anche chiamata Planet). Il lavoro mira a valutare e aggiornare le mappe attuali delle aree termali e dei corpi d’acqua termali di Yellowstone, e anche a caratterizzare eventuali cambiamenti superficiali nel tempo.
Gli asset satellitari di Maxar includono WorldView-1, -2, -3 e GeoEye-1, che sono in grado di fornire immagini con pixel sub-metrici. Gli asset satellitari di Planet includono 21 satelliti SkySat, che possono anche raccogliere immagini con pixel sub-metrici e video ad alta definizione, oltre a una costellazione di oltre 130 CubeSats (piccoli satelliti, della dimensione di una scatola di scarpe). I CubeSats forniscono immagini con pixel da 3 a 5 metri e acquisiscono nuove immagini circa ogni giorno!
L’uso di immagini con alta risoluzione spaziale e frequenza di acquisizione da questi satelliti commerciali consentirà il riconoscimento di aree termali molto più piccole di quelle che possono essere risolte da sensori a risoluzione moderata, ma che hanno un impatto significativo sulla nostra comprensione delle emissioni di calore dinamiche di Yellowstone e dei potenziali pericoli.
Gli scienziati di YVO hanno già notato cambiamenti interessanti in alcune aree termali utilizzando questi set di dati satellitari commerciali. Ad esempio, sono state riconosciute aree termali precedentemente non mappate sul lato nord del Mallard Lake dome identificando zone prive di neve nelle immagini invernali; sono state scoperte caratteristiche termiche precedentemente sconosciute in e intorno ad alcuni laghi identificando acqua aperta sui laghi ghiacciati in inverno (che potrebbe aiutare con il Progetto di Inventario Idrotermale di Yellowstone); e sono stati documentati cambiamenti nell’apporto termico al Lago Nuphar nel bacino di Norris Geyser. Ora, YVO è pronta a fare ancora più lavoro con questi dati satellitari commerciali ad alta risoluzione! Non vediamo l’ora di condividere alcuni dei risultati del progetto presto.